Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。高鐵酸鉀為暗紅色粉末狀晶體，干燥的晶體80℃以下十分穩(wěn)定，它極易溶于水，難溶于異丙醇。實(shí)驗室模擬生產(chǎn)工藝流程如圖：

已知：①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O（條件：溫度較低）

②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O（條件：溫度較高）

③K2FeO4在水溶液中易水解：4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑

回答的下列問題：

實(shí)驗室可以利用如圖裝置完成流程①和②

（1）恒壓滴液漏斗支管的作用是_____，兩水槽中的水為____（填“熱水”或“冷水”）。

（2）反應(yīng)一段時間后，停止通氯氣，再往儀器a中加入濃KOH溶液的目的是______；判斷濃KOH溶液已過量的實(shí)驗依據(jù)是___。

（3）從溶液II中分離出K2FeO4后，還會有副產(chǎn)品KNO3、KCl，則反應(yīng)③中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為____。

（4）用重結(jié)晶法提純粗產(chǎn)品：將粗產(chǎn)品先用KOH稀溶液溶解，再加入飽和KOH溶液，冷卻結(jié)晶，過濾，用少量異丙醇洗滌，最后低溫真空干燥。

①粗產(chǎn)品用KOH溶解的目的是_____。

②如何判斷K2FeO4晶體已經(jīng)洗滌干凈____。

Answer 1

【答案】平衡壓強(qiáng) 冷水 過量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO 三頸燒瓶內(nèi)顏色徹底變成無色后，再加適量的濃氫氧化鉀 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 增大氫氧根離子的濃度，抑制FeO42-的水解 用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀則已被洗凈

【解析】

足量Cl2通入和KOH溶液中，溫度低時發(fā)生反應(yīng)2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應(yīng)，且將溶液轉(zhuǎn)化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO3）3溶液，發(fā)生反應(yīng)2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，得到溶液II，純化得到濕產(chǎn)品，將濕產(chǎn)品洗滌、干燥得到晶體K2FeO4；

（1）恒壓滴液漏斗上部和三頸燒瓶氣壓相通，可以保證恒壓滴液漏斗中的液體順利滴下，根據(jù)流程，需生成KClO，2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O（條件：較低溫度），所以兩水槽中的水為冷水；

故答案為：平衡壓強(qiáng)；冷水；

（2）只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子，KOH和氯氣反應(yīng)生成KClO，所以加入KOH的目的是除去氯氣且使溶液為后一步反應(yīng)提供堿性，氯氣為黃綠色氣體，判斷濃KOH溶液已過量的方法：三頸燒瓶內(nèi)顏色徹底變成無色后，再加適量的濃氫氧化鉀；

故答案為：與過量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO；三頸燒瓶內(nèi)顏色徹底變成無色后，再加適量的濃氫氧化鉀；

（3）據(jù)題目信息，反應(yīng)物為：Fe3+、ClO-，生成物為：FeO42-、Cl-， Cl-，根據(jù)電子得失守恒：Fe（+3→+6），Cl（+1→-1），最小公倍數(shù)為6，所以Fe3+、FeO42-前系數(shù)都為2，ClO-、Cl-，前系數(shù)都為3，結(jié)合質(zhì)量守恒和電荷守恒可得2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

故答案為：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）①K2FeO4在水溶液中易水 4FeO42-+10H2O4Fe（OH）3（膠體）+8OH-+3O2↑，加入飽和KOH溶液可以增大氫氧根離子的濃度，使平衡向左移動，抑制FeO42-的水解；

故答案為：增大氫氧根離子的濃度，抑制FeO42-的水解；

②K2FeO4晶體表面若含有雜質(zhì)離子為氯離子，所以只要檢驗最后一次的洗滌中無Cl-，即可證明晶體已經(jīng)洗滌干凈；

故答案為：用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀則已被洗凈；